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稀土离子(Yb3+、Er3+、Tm3+等)掺杂的上转换发光材料是一种能够连续吸收两个或多个激发光子转换为比激发光子能量更高、波长更短的光子的发光材料。上转换发光材料有着良好的应用前景,被广泛应用于固态激光器、红外探测、生物标记、太阳能电池、三维立体显示以及生物成像等领域。目前,LED工艺主要是使用蓝光芯片加黄色YAG荧光粉的方式,然而随着上转换发光材料的发展,利用红外芯片或红外激光器激发下产生红绿蓝三种光子,组合成白光效果的荧光粉成为一条新的途径,适应于能源紧缺的现状,引起了研究者的广泛关注。本文所研究的就是980 nm近红外光激发的Yb3+/Er3+/Tm3+三掺YF3上转换荧光粉,能够产生较强的红、绿、蓝三种荧光,并对样品的上转换发光性质和提高上转换发光强度进行了系统的研究。 以氟化钇(YF3)为基质材料,采用共沉淀法合成了一系列YF3∶Yb3+/Er3+/Tm3+上转换荧光粉。该方法起始物质反应活性高,各组分混合均匀性好,合成温度低,合成的粉体粒径小,制得的荧光粉性能较好。通过调整稀土离子Yb3+、Er3+、Tm3+的掺杂比例以及烧结温度,对YF3体系荧光粉上转换发光性能进行了研究。利用XRD、DTA和荧光光谱分析对材料的物相结构、烧结过程和发光特性进行了表征,结合双对数曲线,确定了稀土离子间的上转换过程,探讨了上转换发光机理。确定该体系最佳的稀土离子掺杂比例以及最佳的烧结温度为900℃,从而产生较强的上转换荧光。 本文还研究了金属离子Ba2+,Al3+,Ti4+的掺杂对YF3∶Yb3+/Er3+/Tm3+荧光粉上转换荧光性能的影响。在Yb3+/Er3+/Tm3+最佳掺杂比例下,采用共沉淀法制备了一系列掺杂不同金属离子Ba2+,Al3+,Ti4+的YF3∶Yb3+/Er3+/Tm3+上转换荧光粉,并对其上转换发光性能进行了研究,利用XRD和荧光光谱对所制备的样品进行了表征。在980 nm近红外波长激发下,通过调节金属掺杂离子Ba2+,Al3+,Ti4+在YF3∶Yb3+/Er3+/Tm3+体系中的掺杂量可有效提高上转换荧光粉的发光强度,从而确定该体系下Ba2+离子掺杂,Al3+离子掺杂以及Ti4+离子掺杂的最佳比例,并探讨了不同金属离子对YF3∶Yb3+/Er3+/Tm3+体系上转换发光性能增强的机制。